鋼纖維混凝土路面施工技術及運用

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發表日期:2004年9月18日

楊亮

(江蘇省宿遷市公路管理處223800)

[摘要]:簡要介紹鋼纖維混凝土的特點及其在路面施工中的技術與運用

[關鍵詞]:鋼纖維混凝土路面運用

前言

鋼纖維混凝土是將鋼纖維摻入到普通混凝土中制得的一種復合混凝土,是一種力學性能優良的新型材料。它能顯著提高砼的抗拉強度、抗彎強度和抗疲勞性,在路面工程中應用可以明顯減薄厚度,改善路用性能。

一、鋼纖維混凝土原材料的選擇及配合比設計

(一)、水泥

一般可采用普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥。因鋼纖維混凝土路面特殊工作條件、厚度小,故路面混凝土應盡可能采用強度高、干縮性小、抗磨性及抗凍性好的水泥。

(二)、集料

粗骨料(粒徑大于7mm),宜采用巖漿巖或未風化的沉積巖碎石,不宜采用石灰巖碎石,最大粒徑不宜大于20mm和鋼纖維長度的1/2。

細集料(粒徑小于5mm)可用天然砂,要求顆粒堅硬耐磨、級配良好、表面粗糙有棱角。

(三)、水和外摻劑

同普通混凝土一樣,以飲用水為宜,混凝土用水量約為130-180kg/m3,為保證混凝土具有足夠的強度和密實度,水灰比宜為0.4-0.55,水灰比低時,混凝土和易性差,可增加減水劑或塑化劑,為使路面提早開放交通,可在混凝土中摻加適量早強劑,為提高混凝土的和易性、抗凍性,可摻入適量加氣劑。

(四)、鋼纖維類型及尺寸

采用的鋼纖維為碳鋼纖維,路面用鋼纖維宜用、熔抽型、剪切性。其抗拉強度應不低于550Mpa,纖維直徑一般為0.4-0.7mm,長度一般為直徑的50~70倍。

(五)、配合比設計

為利于路面工程的實際運用,鋼纖維混凝土的配合比設計應直接基于鋼纖維混凝土的性能及使用進行設計,即在使用鋼纖維混凝土配合比設計中,以鋼纖維混凝土的抗折強度作為配合比設計指標,尋求制約鋼纖維混凝土抗折強度的主要因素,如鋼纖維摻入量,鋼纖維長徑比,水泥標號與水灰比之間的比例關系,通過上述諸因素的調整,控制鋼纖維的抗折強度。

鋼纖維混凝土配合比設計時,必須滿足路面設計要求的拌和性能及硬化后的性能、鋼纖維混凝土路面結構的設計要求決定,通常為抗壓強度、抗折強度、彎曲韌度等,通常路面結構設計時以抗折強度、抗壓強度為主要強度指標,為提高鋼纖維混凝土的韌性,應盡可能選用與混凝土基體粘結強度較高的鋼纖維。路面鋼纖維混凝土配合比的強度試驗,應根據路面等級和工程要求分別進行抗壓與抗折試驗。

二、施工技術

(一)、拌和

拌和是保證鋼纖維混凝土在混凝土基體中均勻分布的重要環節,因此,鋼纖維混凝土路面施工須采用機械攪拌,一般采用強制式或反錐式攪拌機,為保證鋼纖維混凝土攪拌均勻,其投料順序為:水泥、粗集料、細集料、鋼纖維,其中纖維投料分三次投入拌和機中,干拌均勻,再加足水濕拌,拌和時間一般為2~3分鐘。

(二)、運料

在運送混合料時,主要采用手推車、翻斗車或自卸汽車運輸,應盡量縮短運送的時間和距離,以免運輸中振動使鋼纖維下沉,影響拌和料的均勻性,運輸中要防止鋼纖維受污染,運輸的最長時間以試驗提供的水泥初凝時間并給予施工留有足夠的操作時間為限。

(三)、澆筑

當混合料運送至指定地點后,一般直接倒入安裝好模板的路槽內,并用人工找平,落料時應避免同一處大堆落下,在規定的連續施工區段內,必須連續進行,不能中斷,否則會造成鋼纖維沿接縫隙表面排列,不能產生增強作用,易產生裂縫。

(四)、振搗

鋼纖維混凝土的振搗機具宜用平板振搗器。若板厚在0.2m以內可一次攤鋪成型,振動時間一般以表面振出砂漿、混合料不再下沉為度,嚴禁漏振,再用兩端置于外側模板的振動梁,沿攤鋪方向振動壓平,振動過程中,多余混合料被刮出,低凹處應隨時補足,最后用置于兩側模板上的無縫鋼管,沿縱向滾壓一遍,以確保路面的平整度。

(五)、表面處理

為防止鋼纖維外露或豎直伸出表面,以保證車輛及行人安全,在整平前可用凸棱的金屬壓滾或其它方法,將豎起或外露的鋼纖維壓入后再整平,抹面和壓紋時也不得將鋼纖維帶出,抹平的表面應在初凝前進行壓紋和拉毛,壓紋和拉毛工具,宜使用壓滾和刷子,不得使用竹掃帚。路面切縫宜采用割縫機割出要求深度的槽口,割槽時間不宜過早或過遲,在鋼纖維抹面后12—48小時左右,抗壓強度達到5—10Mpa作為切縫時間。

(六)、養生

鋼纖維混凝土與普通混凝土一樣,應及時養生。當混凝土抹面2小時后,當其表面具有一定硬度,用手指輕壓不出現痕跡時,可以開始養生。可采用草袋、麻袋或濕砂(約20-30mm)覆蓋于混凝土表面,每天均勻灑水數次,使其保持潮濕狀態,養護不得低于7天。也可用不透水的薄膜粘附于表面,從而阻止混凝土中水分蒸發,以保證鋼纖維混凝土的水化作用正常進行。

三、鋼纖維混凝土的質量控制

為保證鋼纖維混凝土的施工質量,應注意以下事項:

(1)、對原材料的檢驗,只允許使用合格的原材料;

(2)、事先應檢測土基的密實度,基層的強度、剛度和均勻性;

(3)、現場測定砂、石料的含水量,根據試驗配合比,以適當調整施工配合比;

(4)、攤鋪前,應檢查基層的平整度、路拱橫坡、模板標高等;

(5)、試件制作。每鋪筑400方的鋼纖維混凝土,應制作2組抗折試件(以作7天和28天強度試驗強度)每增鋪1000-2000m3鋼纖維混凝土,增做一組試件,備作驗收或檢查后期強度時用,試件在現場與路面相同條件下進行濕法養生,施工中應及時測定7天齡期試件強度,檢查是否達到28天齡期強度的70%以上,否則,查明原因,立即采取措施,以達到設計要求。

四、鋼纖維混凝土路面接縫設置

因鋼纖維抗拉性能好,阻裂能力和抗收縮性能好,在施工條件許可時,一般7-9m寬的路面勿需設縱縫,可用整幅施工,橫向縮縫按15~20m間距設置。

五、鋼纖維混凝土社會、經濟效益

應用鋼纖維混凝土鋪筑路面,其社會和經濟效益十分顯著。

 
 

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